Задачи для самостоятельной подготовки "УчУ"




Задача № 11935

Через неподвижный блок перекинута невесомая нерастяжимая нить, с одного конца которой подвешен груз массой m1 = 1,6 кг, а на второй конец нити подвешен груз массой m2 = 3,1 кг. Какова сила натяжения нити?


Решение и ответ:
Ответ: ≈21,1
в виде формулы:21.106382978723

Расставим силы, действующие на тела: на груз m1 действуют сила натяжения нити T1 и сила тяжести FT1, на груз m2 действуют сила натяжения нити T2 и сила тяжести FT2.Так как груз m2 тяжелее груза m1, то он перевесит, таким образом m1 будет двигаться вверх, при этом груз m2 будет двигаться вниз.
Используем второй закон Ньютона для груза m1: a1 =
ΣF
m1
=
FT1 + T1
m1
. Пусть положительным является направление вверх. Тогда проекции данного уравнения будут такими: a1 =
-FT1 + T1
m1
.
По условия задачи нить невесомая и нерастяжимая, а значит грузы m1 и m2 в любой момент времени движутся с равными по значению скоростями и ускорениями (то есть a1 = a2), только их движение направлено в разные стороны.
Рассмотрим груз m2. По второму закону Ньютона: a2 =
FT2 + T2
m2
. Проекции данного уравнения будут такими: -a2 =
-FT2 + T2
m2
, откуда: a2 =
FT2 - T2
m2
.
Так как про сам неподвижный блок ничего не сказано, то можно считать, что сила трения в нём пренебрежима мала и масса блока тоже столь мала, что не влияет на движение грузов m1 и m2. Таким образом уравнение для неподвижного блока записывать не будем.
По третьему закону Ньютона, сила T1 с которой нить действует на груз m1 будет равна силе T2 с которой нить действует на груз m2. Таким образом T1 = T2 = T.
Учтём это и приравняем уравнения для ускорений грузов:
-FT1 + T
m1
=
FT2 - T
m2
, откуда получим: m2×(-FT1 + T) = m1×(FT2 - T), после чего: -m2×FT1 + m2×T = m1×FT2 - m1×T.
Выразим из уравнения величину силы натяжения нити: m2×T + m1×T = m2×FT1 + m1×FT2, далее: T(m1 + m2) = m2×m1×g + m1×m2×g, и, наконец: T =
2×m1×m2×g
m1 + m2
=
2×1,6×3,1×10
1,6 + 3,1
21,1 Н, что и является ответом.


Решения этой задачи от наших учеников:
(Не оценено) Комментарий к решению: Ученик подсчитал двумя способами силу натяжения нити, оба раза не очень удачно: неверно заполнено дано с массой вместо 3,1 кг указано 3,2 кг. Оттуда и неверные значения ответа. Верные размышления и обоснования, из-за невнимательности при заполнении "Дано" нет верного ответа.

Похожие задачи: 13348, 11954, 12394, 11951.

Решения похожих задач от наших учеников:
Задача №11954:
Не оценено.
Задача №11951:
(Не оценено) Комментарий к решению: В решении не указано, почему равны силы натяжения нити (третий закон Ньютона) и почему равны ускорения (нить по условия нерастяжимая и невесомая).
Задача №13348:
(Решение с значительными ошибками, без которых решение могло быть верным) Комментарий к решению: Ученик записал слева и справа проекции a1 и a2, но слева получился знак минус, справа - плюс. Не смотря на это ученик приравнивает их неравеые значения, после чего невозможно уже решить верно. Прежде чем приравнивать друг к другу ускорения, надо было выражение -a1 =
Fт1 - Т1
m1
умножить на -1, после чего a1 =
-Fт1 + Т1
m1
приравнивать к a2. Решение с ошибками, ответ неверный.

Нашли ошибку? Сообщите нам!
Не хватает табличных данных? Посмотрите в справочнике!

Тема: Динамика.